Question

14．现有3.58gNa₂CO₃ 和NaHCO₃的固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴滴加80.0ml 1.0mol/L 盐酸，反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为896ml（设气体全部逸出，下同）．回答下列问题：
（1）其中盐酸过量．
（2）固体混合物中Na₂CO₃ 和NaHCO₃的物质的量之比为1：3．
（3）取xg上述Na₂CO₃ 和NaHCO₃的固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴滴加40.0ml 1.0mol/L 盐酸，反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为448ml，则x的值可能为1.79或7.16．
（4）取xg上述Na₂CO₃ 和NaHCO₃的固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴
滴加40.0ml 1.0mol/L 盐酸，反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为yml，当2.864≤x＜14.32时，y与x的函数关系式是y=896-$\frac{11200x}{179}$．

Answer 1

分析 向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加盐酸，首先发生反应Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，Na₂CO₃完全转化为NaHCO₃，再发生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
（1）由方程式Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O、NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知，假定3.58g全部是Na₂CO₃，完全反应消耗的盐酸最多，n（Na₂CO₃）=$\frac{3.58g}{106g/mol}$=0.0338mol，消耗盐酸体积为：$\frac{0.0338mol×2}{1mol/L}$=0.0676l=67.6mL＜80mL，故盐酸过量；
（2）设Na₂CO₃和NaHCO₃的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和与二氧化碳的物质的量列方程，据此计算解答；
（3）可能有两种情况：①盐酸过量，根据（2）中固体质量与二氧化碳体积关系计算；②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na₂CO₃反应生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反应生成CO₂，NaHCO₃有剩余，根据方程式计算；
（4）40.0mL 1.0mol/L 盐酸，盐酸的物质的量为0.04mol，设Na₂CO₃和NaHCO₃的物质的量分别为n和3n，则x=106×n+84×3n=358n，所以n=$\frac{x}{358}$，
当反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为ymL，当x=2.864时，n=$\frac{2.864}{358}$mol=0.08mol，混合物中含有0.08mol碳酸钠、0.24mol碳酸氢钠，
则盐酸刚好完全被消耗，生成的气体最多，随着x的量的不断增加，盐酸不足，即部分碳酸氢钠没有反应，生成的气体越来越少，直到x=14.32，不再生成气体，根据：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知该步反应消耗的盐酸为nmol，生成了nmol NaHCO₃，所以反应后生成NaHCO₃的物质的量为4nmol，而盐酸的物质的量剩余（0.04-n）mol，根据反应NaHCO₃+HCl=CO₂↑+H₂O+NaCl可知生成CO₂的物质的量为：（0.04-n）mol，
将n=$\frac{x}{358}$带入（0.04-n）mol得出y与x的函数关系式．

解答 解：向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加盐酸，首先发生反应Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，Na₂CO₃完全转化为NaHCO₃，再发生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
（1）由方程式Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O、NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知，假定3.58g全部是Na₂CO₃，完全反应消耗的盐酸最多，n（Na₂CO₃）=$\frac{3.58g}{106g/mol}$=0.0338mol，消耗盐酸体积为：$\frac{0.0338mol×2}{1mol/L}$=0.0676l=67.6mL＜80mL，故盐酸过量，
故答案为：盐酸；
（2）3.58g Na₂CO₃和NaHCO₃固体完全反应，得到CO₂气体的物质的量为：$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，设Na₂CO₃和NaHCO₃的物质的量分别为xmol、ymol，则：x+y=0.04、106x+84y=3.58，解得：x=0.01、y=0.03，
故固体混合物中Na₂CO₃与NaHCO₃的物质的量之比为0.01mol：0.03mol=1：3，
故答案为：1：3；
（3）可能有两种情况：①盐酸过量，由（2）中固体质量与二氧化碳体积关系可知：x：3.58g=448mL：896mL，解得：x=1.79g；
②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na₂CO₃反应生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反应生成CO₂，NaHCO₃有剩余，n_总（HCl）=0.4L×1.0mol/L=0.04mol，则：
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O（后发生）
      0.02mol  0.02mol
   Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，
0.02mol  0.02mol
故则原混合物中Na₂CO₃为0.02mol，NaHCO₃为0.06mol，
则：x=106g/mol×0.02mol+84g/mol×0.06mol=7.16g
故答案为：1.79或7.16；
（4）取xg上述Na₂CO₃和NaHCO₃的固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴滴加40.0ml 1.0mol/L 盐酸，盐酸的物质的量为0.04mol，
设Na₂CO₃和NaHCO₃的物质的量分别为n和3n，则x=106×n+84×3n=358n，所以n=$\frac{x}{358}$，
当反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为ymL，当x=2.864时，n=$\frac{2.864}{358}$mol=0.08mol，混合物中含有0.08mol碳酸钠、0.24mol碳酸氢钠，
则盐酸刚好完全被消耗，生成的气体最多，随着x的量的不断增加，盐酸不足，即部分碳酸氢钠没有反应，生成的气体越来越少，直到x=14.32，不再生成气体，根据：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知该步反应消耗的盐酸为nmol，生成了nmol NaHCO₃，所以反应后生成NaHCO₃的物质的量为4nmol，而盐酸的物质的量剩下（0.04-n）mol，
根据反应NaHCO₃+HCl=CO₂↑+H₂O+NaCl可知生成CO₂的物质的量为：（0.04-n）mol，
所以y与x的函数关系式为：y=（0.04-n）×22.4×1000=（0.04-$\frac{x}{358}$）×22.4×1000=896-$\frac{11200x}{179}$，
故答案为：896-$\frac{11200x}{179}$．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度较大，明确发生反应的实质为解答关键，（4）为难点，注意掌握解答方法，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．